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本文針對以上超重型礦山卡車的稱重條件和客戶要求提出下列動態(tài)稱重技術(shù)解決方案。
某公司計劃在山西某煤礦對Cat789B、789C等型號的礦用自卸汽車進(jìn)行稱重測量，以了解該礦此類車實際載重情況，為設(shè)備維護(hù)、市場營銷等方面提供第一手資料。由美國某公司推出的Cat789系列礦用自卸汽車屬于非公路載重車，是專門用于礦山、建筑業(yè)和采石場工作的特種車輛。例如Cat789C型礦用自卸汽車，它全長12.18m，寬7.67m，輪胎直徑3.46m，寬約1.15m，車輛額定滿載時重量為317.5t，實際最大重量可達(dá)380t，軸重最大近260t；而一般公路載重汽車額定軸重不過30t；因此對于這樣一個巨無霸實現(xiàn)動態(tài)稱重，如果按照傳統(tǒng)方案設(shè)計無疑是非常困難和不經(jīng)濟(jì)的。
在某礦區(qū)有好幾個作業(yè)點(diǎn)，每臺礦山卡車工作線路經(jīng)常變化不定，相應(yīng)地稱重測量也需要不斷變換地點(diǎn)；況且稱重測量以后也可能在其他礦區(qū)進(jìn)行，因此某公司希望稱重設(shè)備應(yīng)隨時可以移動，可在不同的地方迅速進(jìn)行測試；基礎(chǔ)施工不能用鋼筋、水泥澆筑。這樣以來常規(guī)的基礎(chǔ)施工方案顯然行不通，只能就地取材。
二、稱重技術(shù)方案設(shè)計
通常對貨車稱量主要有整車稱量、軸載稱量（累加）、輪重稱量（累加）三種方式，這三種方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，因而適用于不同場合。Cat789系列礦用自卸卡車屬于超寬、超重級車輛，對其車貨總重的稱重計量需采用專用衡器，某公司要求專用衡器最大可稱量400t，（動態(tài)稱重）精度±1%，可移動；顯然若采用整車稱量或軸載稱量方式的話，稱重臺外形尺寸、重量都要加大不少。給制造、運(yùn)輸、安裝都將帶來很大麻煩，從經(jīng)濟(jì)效益看也不合算。
基于以上考慮本方案采用了輪重稱量方式，通過輪重累加的方式稱出礦山卡車的車貨總重。由于采用計量輪載荷的辦法，使稱重臺的結(jié)構(gòu)相對簡單，外形尺寸以及重量都大大縮小，安裝更為方便，并且能滿足可移動的需要。設(shè)備采用我公司研制的稱重儀表，該儀表采用微電腦自動控制，工業(yè)級高速A/D轉(zhuǎn)換器，大屏幕點(diǎn)陣液晶顯示，全中文菜單提示，智能化操作，工作穩(wěn)定可靠；內(nèi)置高速打印機(jī)，打印速度2.5行/秒，可隨時打印稱重數(shù)據(jù)：時間日期、車號、軸重、軸次、整車重量以及超限值。還可與計算機(jī)連接組成稱重管理系統(tǒng)。
三、主要技術(shù)指標(biāo)
最大秤量：150t（軸載300t）
最小秤量：4t
過載能力：150%
分度值：200kg
制造精度：（靜態(tài)稱量）IIII
使用精度: （動態(tài)稱重）±1%
秤臺尺寸（長×寬×高）：2200×3200×480（mm）
秤臺單重：5t
秤臺數(shù)量：2
工作溫度：稱重臺：-30℃～＋60℃ 儀表：-10℃～＋40℃
相對濕度：90%
電源：AC220V（＋10%～－15% 50HZ±2%
四、稱重設(shè)備組成及工作原理
1．結(jié)構(gòu)組成
該設(shè)備主要由稱重臺、基礎(chǔ)框架、稱重傳感器及接線盒、信號傳輸電纜、儀表等部件組成。
2．工作原理
載重卡車輪軸依次駛上左右兩個稱重臺，稱重臺將所受壓力傳遞至承重支承頭，使稱重傳感器彈性體受力產(chǎn)生形變，貼附在彈性體應(yīng)變梁上的應(yīng)變計橋路失去平衡，輸出與重量數(shù)值成比例的電信號，經(jīng)線性放大器將信號放大，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，微處理機(jī)（CPU）對重量信號進(jìn)行靜態(tài)累加處理后，傳至儀表的顯示屏幕，直接顯示出稱重數(shù)據(jù)，同時數(shù)據(jù)還可以傳送至大屏幕或內(nèi)置打印機(jī)，實現(xiàn)稱重數(shù)據(jù)的中文打印。
五、主要部件的選擇和設(shè)計
1．傳感器的選擇
稱重傳感器用于動態(tài)稱重過程測力及數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換，是系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件。
在選用時需要考慮許多因素如使用環(huán)境、秤量系統(tǒng)的類型、安裝空間、傳感器的量程以及數(shù)量、準(zhǔn)確度等級等等。本文主要從以下兩個方面談?wù)勗撔驮O(shè)備傳感器的選用。 
1.1 傳感器型式的選擇
某礦區(qū)粉塵污染嚴(yán)重、煤泥多、道路條件差、礦山卡車數(shù)量多、負(fù)荷沖擊大等因素，決定了應(yīng)選擇過載能力強(qiáng)、全金屬密封、動態(tài)響應(yīng)好、性能穩(wěn)定、安裝方便的高精度傳感器。因此我們初步選用柱式傳感器。
1.2 傳感器量程的選擇
一般來講，稱重系統(tǒng)的稱量值越接近傳感器的額定容量，則其稱量準(zhǔn)確度就越高，但在實際使用當(dāng)中，由于存在秤體自重、皮重、振動、沖擊以及偏載等，根據(jù)經(jīng)驗，一般選用時應(yīng)使傳感器工作在其額定容量的30%～70%范圍內(nèi)。
綜合以上因素，本稱重系統(tǒng)采用中航電測BM14C-50t傳感器，該產(chǎn)品具有良好的工況和環(huán)境適用性，適用于重載車輛的頻繁碾壓。采用全焊接密封技術(shù)，可在高溫、濕熱、腐蝕等極惡劣的環(huán)境中穩(wěn)定工作。 
2．傳感器安裝模塊
由于稱重設(shè)備需要頻繁的變換工作地點(diǎn)，傳感器也需要多次拆裝，這就容易造成受力點(diǎn)不在同一直線、上壓頭壓偏、稱量誤差大、調(diào)試麻煩等問題。針對這些問題，我們設(shè)計了一套裝置使柱式傳感器模塊化，即使需要多次拆裝，通過調(diào)整螺桿也能使傳感器各附件迅速回復(fù)到出廠時的位置；保證了稱重精度并使傳感器安裝更為方便。
3．限位裝置
限位裝置是保證稱重結(jié)果準(zhǔn)確、真實保護(hù)傳感器使用安全的必備部件，針對礦山卡車噸位大、啟動或剎車時對稱重臺沖擊強(qiáng)烈的特點(diǎn)，我們采用自主專利技術(shù)設(shè)計了鋼球式限位裝置，該限位裝置能抵抗30t左右縱向沖擊以及5t左右的橫向沖擊，具有安裝容易、間隙調(diào)整方便等特點(diǎn)。
六、基礎(chǔ)設(shè)計
前面已談到威斯特方面不希望基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土澆筑只能就地取材；某礦區(qū)的道路有煤矸石路、巖石路以及黃土路；在前期實地勘察中了解到黃土路在雨天由于雨水浸泡重車基本不能通行，因此在基礎(chǔ)施工選址時，我們一直希望選在煤矸石路或巖石路上。但是由于多種原因最終還是選在了黃土路上。為保證稱重測量能在雨天順利進(jìn)行，防止基礎(chǔ)沉降，我們對稱重臺框架進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計，加大了框架底部與墊層的接觸面積；并將左右兩臺框架通過聯(lián)接板相連。
在基礎(chǔ)施工時采取淺基坑開挖，就地取材采用巖石塊作墊層；將墊層夯實后采用類似鐵路上鋪設(shè)枕木的方法設(shè)置基礎(chǔ)墊板，兩側(cè)引路采用巖石塊回填，面層鋪上煤矸石碎塊。后期現(xiàn)場測量證明這一方案是可行的。
七、主要功能特點(diǎn)
具體歸納起來該專用稱重儀在安裝、使用方面具有以下特點(diǎn)：
1．采用輪重累加計量，單輪量程為150t，軸荷載為300t，可稱量重達(dá)600t的礦山卡車，從而解決超大噸位汽車稱重難題，降低了設(shè)備制造與安裝難度，使用方便靈活。
2．安裝基礎(chǔ)采用淺基礎(chǔ)坑均布應(yīng)力設(shè)計，施工量小，對基礎(chǔ)地基耐力要求不高（150kn/m2）。
3．秤臺采用極限剛度設(shè)計，H型鋼梁箱形結(jié)構(gòu)，能保證承受重載荷所需強(qiáng)度與剛度，傳感器與秤臺一體式裝配，方便使用中的拆裝與運(yùn)輸。
4．獨(dú)特的秤臺限位結(jié)構(gòu)，采用自主專利技術(shù)。能抵抗超大噸位汽車起動與剎車的強(qiáng)烈沖擊。
5．采用高品質(zhì)稱重傳感器，傳感器總?cè)萘靠蛇_(dá)600噸。單只傳感器抗過載能力可達(dá)200%，防護(hù)等級IP68（不銹鋼全密封），適用于超大負(fù)荷沖擊以及潮濕、腐蝕等惡劣的使用環(huán)境。
6．稱重儀表可按車號存貯毛重、皮重、凈重、時間等信息，多達(dá)2000條以上，內(nèi)置打印機(jī)可即時打印稱重單據(jù)，可聯(lián)接外置大屏幕顯示，也可聯(lián)接計算機(jī)組成稱重管理系統(tǒng)。
7．如需聯(lián)接計算機(jī)（或筆記本電腦），免費(fèi)提供本方案所需的稱重儀接口軟件，按用戶要求實現(xiàn)相應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲、查詢、統(tǒng)計和報表打印功能。
八、結(jié)束語
對Cat789系列礦用自卸汽車進(jìn)行動態(tài)稱重測量，據(jù)威斯特有關(guān)人員講在國內(nèi)是第一次，以前只在澳洲作過相關(guān)測試，因此這次對我方來講既是一次學(xué)習(xí)的機(jī)會也是鍛煉的機(jī)會。該款稱重儀在后期現(xiàn)場測試中，在十分惡劣的道路條件下取得了比較滿意的效果；這次測試也是我們對超重型礦山車實現(xiàn)稱量而進(jìn)行的一次有益嘗試。

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